一种制冷机组的制作方法

1.本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种用于高效机房的制冷机组。


背景技术：

2.随着通信技术、工业等的不断发展，需要全年制冷的场合越来越多，比如数据中心、机房、工厂、大型公共建筑等。
3.以数据中心为例，传统的全年制冷机组，小型机组一般采用涡旋压缩机，中大型机组一般采用螺杆压缩机或离心压缩机形式，因为压缩机本身的特性其均存在无法在较低环境温度情况下制冷的限制，故对于数据中心等需要全年制冷的场合，无法满足制冷需求，在冬季不能运行机组的情况下，一般采用冷却塔直接供冷的方式，导致系统相对复杂、可靠性差且系统能耗高。


技术实现要素：

4.本发明提供一种制冷机组，可以解决现有技术中全年制冷机组系统结构复杂、可靠性差，能耗高的问题。具体方案如下：一种制冷机组，包括：冷冻侧机组，其包括集水器、分水器和多个冷冻水泵；冷却侧机组，其包括通过管道连接的多个冷却水泵和多个冷却塔；多个主机，其设有蒸发器和冷凝器，所述蒸发器与所述冷冻侧机组连接，所述冷凝器与所述冷却侧机组连接；控制模块，其被配置成根据供回水温差δt控制所述冷冻水泵或冷却水泵的启停及频率；还被配置成根据供回水温差δt调节供水设定温度tgs。
5.在本发明的一些实施例中，所述制冷机组还包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设于所述冷冻水泵与所述集水器连接的管路上用于采集回水温度th，所述第二温度传感器设于所述蒸发器与所述分水器连接的管路上用于采集供水温度tg；所述供回水温差δt的计算公式为δt=tg-th；所述控制模块还被配置为计算供回水设定温差δts，计算公式为：δts= tgs-ths，其中，ths为回水设定温度。
6.在本发明的一些实施例中，所述控制模块被配置为当所述供回水温差δt达到供回水设定温差δts的上限值以上且持续t时间后，增大所述供回水设定温差δts的上限值；当所述供回水温差δt达到供回水设定温差δts的下限值以下且持续t时间后，减小所述供回水设定温差δts的下限值。
7.在本发明的一些实施例中，所述制冷机组还包括压差传感器，其设于所述分水器和所述集水器的连接管路上，用于测量所述制冷机组的末端管路的压差值δp；所述控制模块被配置为
当所述压差值δp在其设定值δps以内时，根据供回水温差δt控制所述冷冻水泵或冷却水泵的启停及频率。
8.在本发明的一些实施例中，所述控制模块被配置为当供回水温差δt达到供回水设定温差δts的上限值以上时，控制降低所述冷冻水泵或冷却水泵的频率；所述控制模块还被配置为当所述冷冻水泵或冷却水泵的频率降至运行频率的下限值时，将其他处于开机状态的冷冻水泵或冷却水泵的频率调节至运行频率的上限值，延迟t时间后关闭运行频率为下限值的所述冷冻水泵或冷却水泵。
9.在本发明的一些实施例中，所述控制模块被配置为当供回水温差δt达到供回水设定温差δts下限值以下时，控制升高所述冷冻水泵或冷却水泵的频率；所述控制模块还被配置为当所述冷冻水泵或冷却水泵的频率升至运行频率的上限值时，且所述供回水温差δt达到供回水设定温差δts下限值以下时，将以运行频率的下限值开启下一台所述冷冻水泵或冷却水泵并将处于开机状态的所述冷冻水泵或冷却水泵调节至相同的运行频率。
10.在本发明的一些实施例中，所述控制模块被配置为当接收到开启首台所述主机指令时，按照以下顺序进行启动：开启所述冷却塔的阀门、开启变频冷却塔、开启冷却水的阀门、开启所述冷却水泵、检测机组的第一水流状态、开启冷冻水的阀门、开启冷冻水一次泵、开启冷冻水二次泵、检测机组第二水流状态、开启主机。
11.在本发明的一些实施例中，所述控制模块被配置为当接收到开启非首台所述主机指令时，按照以下顺序进行启动：开启所述冷却塔的阀门、开启所述冷却水泵、检测机组的第一水流状态、开启冷冻水一次泵、开启冷冻水的阀门、检测机组第二水流状态、开启主机。
12.在本发明的一些实施例中，所述集水器与所述分水器的连接管路上设置有旁通回路和旁通阀；所述控制模块被配置为根据所述压差值δp调节所述旁通阀的开度，所述各个主机的流量保持不变。
13.在本发明的一些实施例中，所述控制模块被配置为获取上次所述主机的开机时间t1与停机时间t2，获取所述回水温度th达到回水设定温度ths的时间t3；所述控制模块还被配置为根据所述开机时间t1、所述停机时间t2和时间t3优化所述主机下次的开机或关机的时间。
14.本发明具有以下有益效果：本发明通过获取供回水的温度以及管路末端的压差等数据，对各个冷冻水泵的运行频率进行调节或者是对设定值进行重置，有利于系统的节能；另外控制各个冷冻水泵的运行频率一致，能够有效减少水泵的损伤，提高使用寿命。本发明提供了多种节能方案，大
大提高了制冷能效。
附图说明
15.图1示出了根据一些实施例的制冷机组中旁通阀的设置位置示意图；图2示出了根据一些实施例的制冷机组中压差传感器的设置位置示意图；图3示出了根据一些实施例的制冷机组中流量传感器的设置位置示意图；图4示出了根据一些实施例的制冷机组中温度传感器的设置位置示意图；图5示出了根据一些实施例的制冷机组中冷却水回路的示意图；图6示出了根据一些实施例的制冷机组中冷冻水回路的示意图；图7示出了根据一些实施例的制冷机组的启停顺序示意图；图8示出了根据一些实施例的制冷机组中冷冻水泵控制流程示意图。
16.附图标记：100-制冷机组；200-冷冻水泵；300-冷却水泵；400-冷却塔；500-集水器；600-分水器；710-第一旁通阀；720-第二旁通阀；730-第三旁通阀；740-压差传感器；810-第一流量传感器；820-第二流量传感器；910-第一温度传感器；920-第二温度传感器；930-第三温度传感器；940-第四温度传感器；950-室外温度传感器。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
19.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
22.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
23.本发明中空调器通过使用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器来执行空调器的制冷循环。制冷循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，对室内空间进行制冷或制热。
24.低温低压制冷剂进入压缩机，压缩机压缩成高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。
25.膨胀阀使在冷凝器中冷凝形成的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。蒸发器蒸发在膨胀阀中膨胀的制冷剂，并使处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机。蒸发器可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效果。在整个循环中，空调器可以调节室内空间的温度。
26.空调器的室外单元是指制冷循环的包括压缩机和室外热交换器的部分，空调器的室内单元包括室内热交换器，并且膨胀阀可以提供在室内单元或室外单元中。
27.室内热交换器和室外热交换器用作冷凝器或蒸发器。当室内热交换器用作冷凝器时，空调器用作制热模式的加热器，当室内热交换器用作蒸发器时，空调器用作制冷模式的冷却器。
28.实施例1参照图1所示，一种制冷机组，包括：冷冻侧机组，其包括集水器500、分水器600和多个冷冻水泵200；冷却侧机组，其包括通过管道连接的多个冷却水泵300和多个冷却塔400；多个主机100，其设有蒸发器和冷凝器，所述蒸发器与所述冷冻侧机组连接，所述冷凝器与所述冷却侧机组连接；控制模块，其被配置成根据供回水温差δt控制所述冷冻水泵或冷却水泵的启停及频率；还被配置成根据供回水温差δt调节供水设定温度tgs。
29.在该实施例中，本发明通过获取供回水的温度以及管路末端的压差等数据，对各个冷冻水泵的运行频率进行调节或者是对设定值进行重置，有利于系统的节能，提供了多种节能方案，大大提高了制冷能效。
30.首先对制冷机组的各个组成部分以及运行原理进行说明继续参照图1所示，在该图中，主机100以三个为例，每个主机包括蒸发器、冷凝器、压缩机等，其中蒸发器与冷凝器通过管道相连；冷冻侧机组包括冷冻水泵200、分水器600和集水器500，冷冻水泵200的数量与主机100的数量对应，蒸发器与冷冻水泵200通过管道相连，冷冻水泵200与分水器通600过管道相连，分水器600与集水器500通过管道相连，集水器
500与蒸发器通过管道相连；冷凝器与冷却水泵300通过管道相连，冷却水泵300与冷却塔400通过管道相连，冷却塔400与冷凝器通过管道相连，在该图中冷却水泵300的设置数量与冷却塔400的设置数量相同均设置两个。
31.冷却水泵300、冷却塔400、冷凝器、蒸发器、冷冻水200泵、分水器600和集水器500都连接有阀门结构，用于控制启停。
32.其中，冷却水泵300、冷却塔400、冷凝器构成冷却水循环。
33.蒸发器、冷冻水泵200、分水器600和集水器500构成冷冻水循环。
34.冷媒的流路参照图5和图6所示：图5中的箭头方向为冷却水的流动方向，冷凝器的入水口通过冷却塔阀门后与冷却塔400的出水口连接，冷凝器的出水口通过冷却侧阀门及冷却水泵300后与冷却塔400的入水口连接。
35.图6中的箭头方向为冷冻水的流动方向，蒸发器的出水口与分水器600连接，分水器600的出水口与多个待冷却设备的入水口分别连接，蒸发器的入水口通过冷冻侧阀门、冷冻水泵200后与集水器500连接，集水器500的入水口与多个待冷却设备的出水口分别连接。
36.在本发明的一些实施例中，控制模块主要根据建筑末端待冷却设备的负荷需求、建筑需求等信息定时或自动判断主机100是否投入运行。当需要开启制冷机组供末端设备，此时则按提前制定好的程序启动。其中有软启动功能、首启末停机组设定、下一台主机100的启/停判定、系统冷冻水循环功能、机组远程手自动模式启动功能等。根据末端负荷需求的增加/减少或旁通管流量变化，确定运行加/减机功能的最佳时机，减少机组浪费使用的状况发生，参照图7所示。
37.在本发明的一些实施例中，所述控制模块被配置为当接收到开启首台所述主机指令时，按照以下顺序进行启动：开启所述冷却塔的阀门、开启变频冷却塔400、开启冷却侧阀门、开启所述冷却水泵300、检测机组的第一水流状态、开启冷冻侧阀门、开启冷冻水一次泵、开启冷冻水二次泵、检测机组第二水流状态、开启主机100。
38.在本发明的一些实施例中，所述控制模块被配置为当接收到开启非首台所述主机指令时，即开启后续主机100时，按照以下顺序进行启动：开启所述冷却塔的阀门、开启所述冷却水泵300、检测机组的第一水流状态、开启冷冻水一次泵、开启冷冻侧阀门、检测机组第二水流状态、开启主机100。
39.在本发明的一些实施例中，继续参照图1所示，在蒸发器与冷冻水泵200的连接管路上设置有第二旁通阀720，用于控制冷冻水由集水器进入蒸发器的流量，另外，每个第二旁通阀720均串联有第一流量传感器810，具体地控制模块可以根据第一流量传感器810获取的管路内流量数据对第二旁通阀720的开度进行控制。
40.同样地，在冷凝器与冷却水泵300的连接管路上设置有第三旁通阀730，用于控制冷却水由冷凝器进入冷却塔的流量，另外，每个第三旁通阀730均串联有第二流量传感器820，具体地控制模块可以根据第二流量传感器820获取的管路内流量数据对第三旁通阀730的开度进行控制。
41.在本发明的一些实施例中，参照图2所示，集水器500与分水器600之间设置有第一旁通阀710，且所述第一旁通阀710的两端并联有压差传感器740，即集水器500与所述分水
器600的连接管路上设置有旁通回路；因为该集水器500和分水器600是直接与建筑末端的待制冷设备连接的，所以该压差传感器740即反应末端管路的压力。
42.具体地，在本发明的一些实施例中，所述控制模块被配置为通过压差传感器740获取实时的末端管路压力后计算压差值δp，然后根据所述压差值δp调节所述第一旁通阀710的开度，以及调节第二旁通阀720和第三旁通阀730的开度，从而保证所述各个主机100的流量保持不变。
43.在本发明的一些实施例中，参照图4所示，所述制冷机组还包括第一温度传感器910和第二温度传感器920，所述第一温度传感器910设于所述冷冻水泵200与所述集水器500连接的管路上用于采集回水温度th，所述第二温度传感器920设于所述蒸发器与所述分水器600连接的管路上用于采集供水温度tg；所述供回水温差δt的计算公式为δt=tg-th；所述控制模块还被配置为计算供回水设定温差δts，计算公式为：δts= tgs-ths，其中，ths为回水设定温度。
44.具体地，在蒸发器的进水口和出水口也均设置有第三温度传感器930，冷凝器的进水口和出水口也均设置有第四温度传感器940，图中的第五温度传感器950设于室外，用于采集室外温度。
45.在本发明的一些实施例中，所述控制模块被配置为当所述供回水温差δt达到供回水设定温差δts的上限值以上且持续t时间后，增大所述供回水设定温差δts的上限值；当所述供回水温差δt达到供回水设定温差δts的下限值以下且持续t时间后，减小所述供回水设定温差δts的下限值。
46.也就是说，控制模块能够根据实际的冷冻水循环回路中的供回水温差δt与供回水设定温差δts之间的偏离情况对冷冻水的供水设定温度（系统设定点，即可以通过设置在蒸发器出水口处的第三温度传感器930进行获取确认 ）进行相应的重置，即是对供回水设定温差δts的重置，当实际温差高于或低于温差设定值的状态并持续超过重置延时设定值时，则将供水温度设定值tgs的上限值提高或将供水温度设定值tgs的下限值降低。
47.系统加机需满足：冷冻水的供水温度大于实际系统设定点冷冻水供水温度。供水设定温度tgs的重置功能的应用是对系统实际系统设定点根据系统负荷进行重置，有利于系统的节能。
48.在本发明的一些实施例中，所述制冷机组还包括压差传感器740，如上文所述，压差传感器740设于所述分水器600和所述集水器500的连接管路上，用于测量所述制冷机组的末端管路的压差值δp；所述控制模块被配置为当所述压差值δp在其设定值δps以内时，根据供回水温差δt控制所述冷冻水泵200或冷却水泵300的启停及频率。
49.在本发明的一些实施例中，所述控制模块被配置为当供回水温差δt达到供回水设定温差δts上限值以上时，控制降低所述冷冻水泵200或所述冷却水泵300的频率；所述控制模块还被配置为当所述冷冻水泵200或所述冷却水泵300的频率降至运行频率的下限值时，将其他
处于开机状态的冷冻水泵200或所述冷却水泵300的频率调节至运行频率的上限值，延迟t时间后关闭运行频率为下限值的所述冷冻水泵200或所述冷却水泵300。
50.参照图8所示，控制模块首先通过压差传感器740获取的末端压力值计算得到压差值δp，并判断压差值δp是否在设定值δps以内时，即压差值δp是否处于安全值以内，若压差值δp达到设定值δps的上限值以上时，第一旁通阀710、第二旁通阀720和第三旁通阀730通过pid控制。只有当压差值δp处于安全值以内时，控制模块被配置为利用供回水温差δt调节冷冻水泵200或冷却水泵300的运行频率。
51.控制模块根据设置在靠近集水器500的第一温度传感器910采集回水温度th以及靠近分水器600的第二温度传感器920采集供水温度tg，并计算供回水温差δt=tg-th。然后比较供回水温差δt与供回水设定温差δts。
52.在该实施例中，当供回水温差δt达到供回水设定温差δts的上限值以上时，即供回水温差δt大于供回水设定温差δts，可以认为是供水温度tg大于供水设定温度tgs。控制模块控制冷冻水泵200或冷却水泵300减小运行频率，即先控制处于开机状态中的其中一个水泵（记为水泵a）的降频；当该水泵a的运行频率将至最小值时，供回水温差δt仍然大于供回水设定温差δts的话，控制模块需要将水泵a进行停机控制，但在停机之前，控制模块先将其他处于开机状态的水泵的运行频率升至最大值，例如50hz，延迟2-5分钟后控制模块再将水泵a进行停机处理。该控制过程能够减少水泵的损伤，实现节能。若当该水泵a的运行频率将至最小值时，供回水温差δt不再大于供回水设定温差δts的话，则控制模块则调节该水泵a一直按照最小运行频率进行运行。
53.在本发明的一些实施例中，所述控制模块被配置为当供回水温差δt达到供回水设定温差δts下限值以下时，控制升高所述冷冻水泵200或所述冷却水泵300的频率；所述控制模块还被配置为当所述冷冻水泵200或所述冷却水泵300的频率升至运行频率的上限值时，且所述供回水温差δt达到供回水设定温差δts下限值以下时，将以运行频率的下限值开启下一台所述冷冻水泵200或所述冷却水泵300并将处于开机状态的所述冷冻水泵200或所述冷却水泵300调节至相同的运行频率。
54.继续参照图8所示，控制模块首先通过压差传感器740获取的末端压力值计算得到压差值δp，并判断压差值δp是否在设定值δps以内时，即压差值δp是否处于安全值以内，若压差值δp达到设定值δps的上限值以上时，第一旁通阀710、第二旁通阀720和第三旁通阀730通过pid控制。只有当压差值δp处于安全值以内时，控制模块被配置为利用供回水温差δt调节冷冻水泵200或冷却水泵300的运行频率。
55.控制模块根据设置在靠近集水器500的第一温度传感器910采集回水温度th以及靠近分水器600的第二温度传感器920采集供水温度tg，并计算供回水温差δt=tg-th。然后比较供回水温差δt与供回水设定温差δts。
56.在该实施例中，当供回水温差δt达到供回水设定温差δts的下限值以下时，即供回水温差δt小于供回水设定温差δts，可以认为是供水温度tg小于供水设定温度tgs。控制模块控制冷冻水泵200或冷却水泵300升高运行频率，即先控制处于开机状态中的水泵均逐渐升频；当处于开机状态的所有的水泵的运行频率均达到最大值时，例如50hz，供回水温
差δt仍然小于供回水设定温差δts的话，控制模块需要增加下一组水泵（例如水泵b）的开启；因为处于刚开机状态的水泵b并不以最大频率运行，所以在水泵b开机之前，控制模块先将其他处于开机状态的水泵的运行频率逐步降低，延迟2-5分钟后控制模块再将水泵b进行开机。若开机后的水泵b的运行频率为30hz或35hz的话，则控制模块需要将其他开机状态的水泵运行频率调节至与水泵b的运行频率一致，即保持所有处于开机状态的水泵的运行频率一致，该控制过程能够减少水泵的损伤，提高使用寿命，实现节能。若当处于开机状态的所有的水泵的运行频率均达到最大值时，供回水温差δt不再大于供回水设定温差δts的话，则控制模块则调节水泵一直按照最大运行频率进行运行，无需继续增加水泵的开机。
57.在本发明的一些实施例中，所述控制模块被配置为获取上次所述主机的开机时间t1与停机时间t2，获取所述回水温度th达到回水设定温度ths的时间t3；所述控制模块还被配置为根据所述开机时间t1、所述停机时间t2和时间t3优化所述主机下次的开机或关机的时间。
58.机组的启动时间、回水设定温度、室外温度传感器950获取的室外环境温度、时间表上设定时间、上一天实际的优化启动时间等参数通过csm软件对比分析得出机组的最佳启动和停止时间，完全避免机组过早或过晚的启动/停止，造成能源的浪费，操作者只需将时间计划表和冷冻水的回水设定温度进行设置即可。此功能同样可以优化机房系统的停机时间。
59.在本发明的一些实施例中，控制模块还设置有其他节能策略，例如总览系统模式、机组运行冷量及剩余冷量和运行百分比；系统满载提示环境温度锁定、基于负荷或流量来确定冷负荷，通过固定顺序、运行时数或启动次数进行机组顺序启停、冷冻水循环检测系统负荷外部报警。
60.本发明具有以下有益效果：本发明通过获取供回水的温度以及管路末端的压差等数据，对各个冷冻水泵的运行频率进行调节或者是对设定值进行重置，有利于系统的节能；另外控制各个冷冻水泵的运行频率一致，能够有效减少水泵的损伤，提高使用寿命。本发明提供了多种节能方案，大大提高了制冷能效。
61.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
62.以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。